一種氣象雷達(dá)遠(yuǎn)距離射頻傳輸方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種氣象雷達(dá)遠(yuǎn)距離射頻傳輸方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]氣象雷達(dá)由于其工作的特殊性，設(shè)備經(jīng)常安裝在地理環(huán)境較為特殊的地方，如山頂、海岸、森林等。這些較為偏遠(yuǎn)的地理位置給設(shè)備運行、維護(hù)帶來了許多不便，特別是無法保障工作人員的正常工作環(huán)境；此外，隨著氣象雷達(dá)的不斷發(fā)展，天線陣面走線以及抗電磁干擾這些問題之間的矛盾隨著陣面單元數(shù)量的不斷增加而日益嚴(yán)重；同時，由于新技術(shù)的采用以及雷達(dá)各分系統(tǒng)之間需要傳輸?shù)男畔⒘看蠓黾?，雷達(dá)需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量、數(shù)據(jù)率變高，傳輸?shù)木嚯x變長，采用傳統(tǒng)的同軸電纜進(jìn)行射頻信號傳輸?shù)姆椒ň哂袚p耗大、可靠性低和抗干擾能力差等缺點。
[0003]采用光纖傳輸射頻信號能夠有效的解決上述難題，光纖具有傳輸損耗低、傳輸頻帶寬、抗干擾能力強、線徑細(xì)、重量輕及抗電磁干擾等優(yōu)點，在整個雷達(dá)頻率上光纖傳輸損耗幾乎比同軸電纜和波導(dǎo)低三個數(shù)量級，并且在整個頻段內(nèi)其損耗對于任何調(diào)制信號都相同。光纖及大量光波器件均為介質(zhì)材料，無電磁輻射，采用光纖傳輸技術(shù)不僅降低了重量和成本，還顯著提高了抗電磁干擾(EMI)的能力。正是這些優(yōu)點，使得光纖傳輸在雷達(dá)系統(tǒng)中的應(yīng)用越來越廣泛。
[0004]由于氣象雷達(dá)需要對氣象目標(biāo)回波進(jìn)行微弱信號檢測，整個系統(tǒng)對精密度都有較高的要求?，F(xiàn)有的光纖傳輸射頻信號方法，由于其發(fā)射機、接收機、光纖存在系統(tǒng)噪聲及非線性干擾，會嚴(yán)重影響氣象雷達(dá)的探測結(jié)果，而且激光器容易受到環(huán)境因素影響，進(jìn)一步干擾探測結(jié)果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種氣象雷達(dá)遠(yuǎn)距離射頻傳輸方法及系統(tǒng)，解決由于氣象雷達(dá)布設(shè)位置造成的不便以及傳統(tǒng)同軸電纜損耗大、不能遠(yuǎn)距離傳輸?shù)膯栴}，同時克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，實現(xiàn)高質(zhì)量的氣象雷達(dá)射頻信號傳輸。
[0006]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下:一種氣象雷達(dá)遠(yuǎn)距離射頻傳輸方法，具體包括以下步驟:
[0007]步驟1:將射頻信號通過上行光發(fā)射機轉(zhuǎn)換為光信號；
[0008]步驟2:將光信號通過光纖發(fā)送到上行光接收機，上行光接收機將光信號轉(zhuǎn)換為射頻信號并發(fā)送到多個接收子站；
[0009]步驟3:所有接收子站將接收到的射頻信號通過天線發(fā)送出；
[0010]步驟4:低噪聲放大器將通過天線接收的射頻信號放大后傳送至下行光發(fā)射機，下行光發(fā)射機將放大后的射頻信號轉(zhuǎn)換為光信號；
[0011]步驟5:通過光纖將光信號發(fā)送到下行光接收機，下行光接收機對光信號進(jìn)行處理得到射頻信號。
[0012]本發(fā)明的有益效果是:提高了激光器工作的穩(wěn)定度。由低失真還原部分以及光功率檢測部分組成的光接收機能夠保證接收到的電信號的失真盡可能小；采用了傳輸系統(tǒng)鏈路負(fù)增益設(shè)計方案提高氣象雷達(dá)的動態(tài)范圍，并采用光前饋補償技術(shù)解決激光調(diào)制電路的非線性失真問題，保證氣象雷達(dá)射頻信號在長距離光纖中精確、穩(wěn)定的進(jìn)行傳輸。
[0013]進(jìn)一步，所述步驟1中除傳輸雷達(dá)射頻信號外，還能夠傳輸數(shù)字信號。
[0014]數(shù)字信號包括控制信號、同步信號和檢測信號，采用編碼的方式由控制中心發(fā)出，目的是向雷達(dá)子站的分系統(tǒng)下達(dá)指令或接受子站回饋的信息，數(shù)字信號的傳輸方式與模擬信號相同且不與模擬信號相互影響。
[0015]進(jìn)一步，所述上行光發(fā)射機和下行光發(fā)射機將射頻信號轉(zhuǎn)換為光信號包括以下步驟:
[0016]a.接收射頻信號，將射頻信號轉(zhuǎn)換為光信號；
[0017]b.光隔離器將光信號中的反射光進(jìn)行隔離，獲得處理后的光信號；
[0018]C.處理后的光信號通過光分路器處理為多路相同的子信號。
[0019]進(jìn)一步，所述步驟a具體包括以下步驟:
[0020]al.接收射頻信號，將射頻信號通過分支器分為兩路與原始信號相同的射頻信號，一路射頻信號進(jìn)入第一激光調(diào)制器；
[0021]a2.第一激光調(diào)制器將射頻信號轉(zhuǎn)換為原光信號，原光信號輸出到光隔離器的同時，分支出另一路相同的原光信號輸入到光檢測器中；
[0022]a3.光檢測器將原光信號轉(zhuǎn)換為射頻信號，此射頻信號與分支器分離出的另一路射頻信號進(jìn)行混頻，得到反干擾射頻信號；反干擾射頻信號通過第二激光調(diào)制器得到反干擾光信號；
[0023]a4.將反干擾光信號與原光信號進(jìn)行疊加，得到光信號。
[0024]進(jìn)一步，所述第一激光調(diào)制器和第二激光調(diào)制器對射頻信號的處理包括:將射頻信號的波形轉(zhuǎn)換為電流變化；根據(jù)電流變化輸出隨電流變化的光信號。
[0025]進(jìn)一步，所述激光調(diào)制器采用了包含自動溫度控制(ATC)電路以及自動功率控制(APC)電路的分布反饋式激光器組件。
[0026]進(jìn)一步，所述上行光接收機和下行光接收機將光信號轉(zhuǎn)換為射頻信號包括以下步驟:
[0027]d.光功率檢測模塊接收光信號檢測獲得光信號的功率數(shù)據(jù)，對功率數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并生成指示信號；
[0028]e.將接收到的光信號轉(zhuǎn)換為模擬射頻信號，通過匹配網(wǎng)絡(luò)去除噪聲并提高信噪比，得到處理后的模擬信號；
[0029]f.根據(jù)指示信號調(diào)節(jié)合適的增益對處理后的模擬射頻信號進(jìn)行適當(dāng)放大得到放大模擬射頻信號；
[0030]g.對放大模擬射頻信號再次進(jìn)行放大得到射頻信號并輸出。
[0031]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下:一種氣象雷達(dá)遠(yuǎn)距離射頻傳輸系統(tǒng)，包括上行光發(fā)射機、上行光接收機、接收子站、低噪聲放大器和下行光接收機；
[0032]所述上行光發(fā)射機用于將射頻信號通過上行光發(fā)射機轉(zhuǎn)換為光信號，將光信號通過光纖發(fā)送到上行光接收機；
[0033]所述上行光接收機用于將光信號轉(zhuǎn)換為射頻信號并發(fā)送到多個接收子站；
[0034]所有所述接收子站將接收到的射頻信號通過天線發(fā)送出；
[0035]所述低噪聲放大器將通過天線接收的射頻信號放大后傳送至下行光發(fā)射機，下行光發(fā)射機將放大后的射頻信號轉(zhuǎn)換為光信號，通過光纖將光信號發(fā)送到下行光接收機；
[0036]所述下行光接收機對光信號進(jìn)行處理得到射頻信號。
[0037]—、氣象雷達(dá)射頻信號遠(yuǎn)距離傳輸工作原理:
[0038]氣象雷達(dá)射頻光傳輸系統(tǒng)是利用光纖將控制中心的信號傳輸?shù)??100km外的一個或多個接受子站，并保證子站天線發(fā)射的信號與原始發(fā)射信號一致，從而實現(xiàn)氣象雷達(dá)射頻信號遠(yuǎn)距離傳輸功能。
[0039]當(dāng)雷達(dá)處于探測模式時，首先由頻率綜合器產(chǎn)生探測需要的射頻信號，然后將需傳送的射頻信號進(jìn)行光調(diào)制后通過上行光纖向上行接收機傳輸；接收端將光信號轉(zhuǎn)換為射頻信號并傳送至天線發(fā)射，回波信號經(jīng)低噪聲放大器放大后被下行光接收機轉(zhuǎn)換為光信號并輸送至下行光接收機，下行光接收機將回波信號恢復(fù)為射頻信號；信號處理系統(tǒng)對獲得的射頻信號進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換、相參積累、非相參積累獲得I/Q數(shù)據(jù)，并最后通過數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)得到最終的探測結(jié)果。
[0040]光纖傳輸系統(tǒng)傳包括模擬傳輸系統(tǒng)以及數(shù)字傳輸系統(tǒng)，其中模擬傳輸系統(tǒng)負(fù)責(zé)傳輸射頻信號，而數(shù)字傳輸系統(tǒng)負(fù)責(zé)控制信號、同步定時信號、檢測信號等數(shù)字信號的傳輸。
[0041]二、光發(fā)射機工作原理:
[0042]光發(fā)射機可根據(jù)傳輸信號類型分為模擬部分光發(fā)射機與數(shù)字部分光發(fā)射機。模擬部分光發(fā)射機通過改變流向激光器電流的方法將要發(fā)送的射頻電信號直接調(diào)制在光載波上，使輸出的光波強度隨電信號變化。數(shù)字部分光發(fā)射機采用可編程邏輯器件以時分復(fù)用的方式實現(xiàn)雷達(dá)多路信號的傳輸，數(shù)